一种用气相法生产纳米级二氧化硅的反应器的制造方法
【专利摘要】一种用气相法生产纳米级二氧化硅的反应器，其中，反应器由本体和分布器两部分组成；反应器本体为圆筒形的反应腔体，本体分为三段，其三段之间由螺纹连接；反应器一段有两个进料口，反应器一段顶部的进料口为氢气进料口；反应器一段侧面延腔体切线方向的进料口为氯硅烷与空气的混合气相进料口，反应器一段底部与反应器二段连接；反应器二段为圆筒形腔体，反应器二段底部与反应器三段连接；反应器三段底部为反应器的出料口，反应器三段腔体外部有一层环形夹套，夹套顶部进料口为环隙氢气进料口，反应器三段腔体出料口底端与环隙夹套底端平齐。通过对反应器的结构进行改造，克服了反应器内部出现结疤堵塞的缺陷；方便了反应器的拆装。
【专利说明】一种用气相法生产纳米级二氧化硅的反应器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用气相法生产纳米级二氧化硅的反应器，属于纳米级二氧化硅生产【技术领域】。
【背景技术】
[0002]纳米级二氧化硅是一种用途广泛的纳米粉体材料。气相法生产纳米级二氧化硅是利用氯硅烷经氢氧焰高温水解制得的一种精细、特殊的无定形粉体材料，平均原生粒径约为7-40纳米，聚集体粒径约为200-500纳米，比表面积50?380m2/g，产品纯度高，SiO2含量不小于99.8 %，是一种多功能添加剂，在橡胶、涂料、胶粘剂、油漆、油墨、塑料、化妆品以及农业、医药等行业有着广泛的应用，具有良好的补强、增稠、触变、消光、抗紫外线、杀菌等多种作用。
[0003]反应器对于纳米级二氧化硅的生产具有重要的作用，物料在燃烧反应区的混合分布情况、停留时间以及反应器喷嘴处结疤情况都与反应器的结构有一定关系。
[0004]专利文献CN 102167335 A公开了一种用于多晶硅副产物四氯化硅处理的反应器，包括:限定有反应腔的反应器本体，所述反应器本体的上部设有四氯化硅-空气入口和氢气入口，所述反应器本体的底部设有反应器出口 ；嘴套，所述嘴套套设在所述反应器本体的下端以与所述反应器本体限定出向下开口的环形空间；与所述嘴套相连以向所述环形空间内供给氢气的环隙氢气进口管；和设置在所述反应腔内用于均匀分布从所述四氯化硅-空气入口和所述氢气入口供给到反应腔内的四氯化娃-空气和氢气的分布器。
[0005]此种反应器依旧未能解决反应器喷嘴处结疤的问题，使用过程中喷嘴处极易结疤，严重制约了气相法二氧化硅的生产连续性；另外，此反应器分成多个部分，拆卸安装均不方便，尤其是嘴套与反应器本体采用螺杆固定，嘴套与反应器的间隙很小，安装不稳定则会影响反应的进行。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的反应器的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种用气相法生产纳米级二氧化硅的反应器。该反应器可以有效的解决反应器内壁易结疤的问题，以及方便反应器的拆卸与安装。
[0007]本实用新型的技术方案是:一种用气相法生产纳米级二氧化硅的反应器，包括，氢气进料口⑷，混合气相进料口(5)，环隙氢气进料口(6)，出料口(7)，环形夹套(8)，分布器(9)，其特征在于，反应器由本体和分布器⑶两部分组成；反应器本体为圆筒形的反应腔体，本体分为三段，分别是反应器一段⑴、反应器二段⑵、反应器三段⑶，其三段之间由螺纹连接；反应器一段⑴有两个进料口，反应器一段⑴顶部的进料口为氢气进料口⑷；反应器一段⑴侧面延腔体切线方向的进料口为氯硅烷与空气的混合气相进料口(5)，反应器一段⑴底部与反应器二段⑵连接；反应器二段⑵为圆筒形腔体，反应器二段⑵底部与反应器三段⑶连接；反应器三段⑶底部为反应器的出料口(7)，反应器三段⑶腔体外部有一层环形夹套(8)，夹套顶部进料口为环隙氢气进料口(6)，反应器三段⑶腔体出料口(7)底端与环隙夹套(8)底端平齐。
[0008]本实用新型通过对反应器的结构进行改造，克服反应器内部频繁出现结疤堵塞的缺陷；另外，将反应器与外层的环形夹套设计成一体形式，方便了反应器的拆装。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]附图用于对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0010]图1为本实用新型一种用气相法生产纳米级二氧化硅的反应器结构示意图；
[0011]图中:1-反应器一段2-反应器二段3-反应器三段4-氢气进料口 5-混合气相进料口 6-环隙氢气进料口 7-出料口 8-环形夹套9-分布器。
【具体实施方式】
[0012]以下结合附图和实施例，对本实用新型一种用气相法生产纳米级二氧化硅的反应器，作详细的解释。
[0013]图1是本实用新型一种用气相法生产纳米级二氧化硅的反应器结构示意图；
[0014]从图中可看出，本实用新型的一种用气相法生产纳米级二氧化硅的反应器，其主要作用是将反应物(氯硅烷、氢气、空气)混合均匀，其主要结构包括:反应器本体和分布器两部分组成。包括，氢气进料口 4，混合气相进料口 5，环隙氢气进料口 6，出料口 7，环形夹套8，分布器9，反应器由本体和分布器9两部分组成；反应器本体为圆筒形的反应腔体，本体分为三段，分别是反应器一段1、反应器二段2、反应器三段3，其三段之间由螺纹连接；反应器一段I有两个进料口，反应器一段I顶部的进料口为氢气进料口 4 ;反应器一段I侧面延腔体切线方向的进料口为氯硅烷与空气的混合气相进料口 5，反应器一段I底部与反应器二段2连接；反应器二段2为圆筒形腔体，反应器二段2底部与反应器三段3连接；反应器三段3底部为反应器的出料口 7，反应器三段3腔体外部有一层环形夹套8，夹套顶部进料口为环隙氢气进料口 6，反应器三段3腔体出料口 7底端与环隙夹套8底端平齐。
[0015]本实用新型针对反应器内壁结疤的原理，对反应器进行改造，从而解决反应器内壁易结疤的问题。造成反应器易结疤的问题主要有两方面:一方面是反应物混合气体流速较低，造成反应器腔体内出现回火现象即混合气体在反应器内部出现燃烧反应现象；另一方面是反应器喷嘴处温度过高达到1700-200(TC，造成反应器三段整体温度高，造成部分二氧化硅烧结，导致反应器三段内壁结疤频繁。
[0016]针对反应物混合气体流速低造成结疤的问题:本实用新型根据反应物混合气体的流量，通过改变反应器的管径，提高反应混合气体的流速，反应器内的混合气体流速优选60?90m/s,反应器管径优选40?50_。
[0017]针对反应器喷嘴温度过高，造成反应器三段整体温度高，部分二氧化硅烧结，导致反应器三段内壁结疤的问题:专利CN 102167335 A反应器本体下端只含有一个很短的嘴套，主要作用是反应器点火，对反应器下部冷却效果较差，容易导致反应器下部内壁结疤；另外，嘴套采用一根螺杆固定，安装时嘴套不稳固，容易造成火焰偏心，影响整个反应。本专利通过增加反应器外层夹套的长度，将整个反应器三段外层安装夹套，将夹套内通入低温的氢气，一方面用于冷却反应器三段，防止反应器内壁结症；另一方面在放氢气出料口形成一圈环形火焰，不仅保证了中心火焰的稳定性，同时还可以防止中心火焰与燃烧反应区的冷空气直接接触掺混，从而提高了反应区内温度场和浓度场的均匀性。另外，本专利将反应器三段与外层夹套做成一体形式，方便反应器的拆卸及安装。
[0018]针对反应物混合气体流速低造成结疤的问题:本实用新型根据反应物混合气体的流量，通过改变反应器的管径，提高反应混合气体的流速，反应器内的混合气体流速优选60?90m/s,反应器管径优选40?50_。
[0019]本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的技术方案。对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用气相法生产纳米级二氧化硅的反应器，包括，氢气进料口⑷，混合气相进料口(5)，环隙氢气进料口(6)，出料口 (7)，环形夹套(8)，分布器(9)，其特征在于，反应器由本体和分布器⑶两部分组成；反应器本体为圆筒形的反应腔体，本体分为三段，分别是反应器一段(I)、反应器二段⑵、反应器三段⑶，其三段之间由螺纹连接；反应器一段⑴有两个进料口，反应器一段⑴顶部的进料口为氢气进料口⑷；反应器一段⑴侧面延腔体切线方向的进料口，为氯硅烷与空气的混合气相进料口(5)，反应器一段⑴底部与反应器二段⑵连接；反应器二段⑵为圆筒形腔体，反应器二段⑵底部与反应器三段⑶连接；反应器三段⑶底部为反应器的出料口(7)，反应器三段⑶腔体外部有一层环形夹套(8)，夹套顶部进料口为环隙氢气进料口(6)，反应器三段⑶腔体出料口(7)底端与环隙夹套(8)底端平齐。
【文档编号】B01J12/02GK203540510SQ201320700102
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】胡光健, 黄彬, 陈喜清 申请人:新特能源股份有限公司